KR102630604B1 - Device and method for immobilizing biomolecules using magnetic particles - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자성 입자(4)에 의한 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치로서, 생체분자를 함유하는 액체로 채워질 수 있는 용기(5, 51) 및 자석(3)을 포함하는 장치에 관한 것이다. 용기(5, 51) 내에 배치될 수 있고 또 생체분자가 고정, 특히 가역적으로 고정될 수 있는 자성 입자(4)가 용기(5, 51) 내에 고정될 수 있도록 자석(3)이 용기(5, 51) 상에 배열된다. 용기(5, 51) 내에 위치한 자성 입자(4)에 작용하는 불균일한 자계가 자석(3)의 배열에 의해 생성될 수 있고, 그로 인해 자성 입자(4)가 그 불균일한 자계의 영향에 의해 구조화된 방식으로 배열된다.The present invention relates to a device for the reversible immobilization of biomolecules by magnetic particles (4), which includes a magnet (3) and containers (5, 51) that can be filled with a liquid containing biomolecules. A magnet 3 is provided in the container 5, 51 so that magnetic particles 4, which can be placed in the container 5, 51 and on which biomolecules can be fixed, especially reversibly fixed, are fixed in the container 5, 51. 51) are arranged on the table. An uneven magnetic field acting on the magnetic particles 4 located within the containers 5, 51 may be generated by the arrangement of the magnets 3, and as a result, the magnetic particles 4 may be structured by the influence of the uneven magnetic field. arranged in a certain way.

Description

자성 입자를 사용하여 생체분자를 고정시키기 위한 장치 및 방법Device and method for immobilizing biomolecules using magnetic particles

본 발명은 독립 청구항 1의 전제부에 따른 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 독립 청구항 13의 전제부에 따른 생체분자의 가역적 고정화를 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 독립 청구항 15의 전제부에 따른 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치를 포함하는 생체분자의 자동 처리를 위한 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for reversible immobilization of biomolecules according to the preamble of independent claim 1. The invention also relates to a method for reversible immobilization of biomolecules according to the preamble of independent claim 13. The invention also relates to a device for the automatic processing of biomolecules, comprising a device for reversible immobilization of biomolecules according to the preamble of independent claim 15.

DNA 및 다른 생체분자의 정제를 위한 많은 방법이 종래기술에 공지되어 있다. 정제의 일 유형은 DNA 추출이고, 여기서 DNA는 비극성 환경에서 침전된다. DNA는 또한 예를 들어 세포 파괴 후, 원심분리에 의해 정제되거나, 또는 전기 영동 방법에 의해 정제될 수 있다.Many methods for purification of DNA and other biomolecules are known in the art. One type of purification is DNA extraction, where the DNA is precipitated in a non-polar environment. DNA can also be purified, for example after cell disruption, by centrifugation, or by electrophoresis methods.

생체분자는 불용성 담체에 고정시켜 합성 및 정제될 수도 있다. 생체분자를 고정시키기 위한 일반적인 기판은 유리이고, 덜 일반적인 기판으로는 금, 백금, 산화물, 반도체 및 다양한 폴리머 기판이 있다.Biomolecules can also be synthesized and purified by immobilizing them on an insoluble carrier. A common substrate for immobilizing biomolecules is glass; less common substrates include gold, platinum, oxides, semiconductors, and various polymer substrates.

수많은 작업을 수동으로 정제하고 처리하는 데에는 너무 많은 시간이 필요하므로, 오늘날의 프로세스는 완전히 자동화되어 있다. 소위 "자성 입자(magnetic paticles)"는 실험실 방법의 자동화에서 중요한 역할을 한다. "자성 비드 기반 세정" 및 "자성 비드 기반 정상화(normalization)"는 핵산의 고정화, 정제 및 농도 조정을 위해 널리 사용되는 방법이다. 이들 방법의 전형적인 응용 분야는 (예를 들어, PCR, 즉 중합효소 연쇄반응에 의한) DNA 시퀀싱 또는 DNA 검출에서의 샘플 제작이다.Because it takes too much time to manually refine and process numerous tasks, today's processes are fully automated. So-called “magnetic particles” play an important role in the automation of laboratory methods. “Magnetic bead-based cleaning” and “magnetic bead-based normalization” are widely used methods for immobilization, purification, and concentration adjustment of nucleic acids. Typical applications of these methods are sample preparation in DNA sequencing or DNA detection (e.g., by PCR, i.e. polymerase chain reaction).

종래기술에서, 자성 입자는 전형적으로 용기를 둘러싸는 링 자석에 의해 용기 내에 유지된다. 이로 인해 불순물이 있는 용액을 피펫팅으로 제거(pipette off)하면서도, 자성 입자와 그에 결합된 생체분자는 용기에 남게 할 수 있다.In the prior art, magnetic particles are typically held within a container by a ring magnet surrounding the container. As a result, the solution containing impurities can be removed by pipetting (pipette off), while the magnetic particles and the biomolecules bound to them can remain in the container.

자성 입자는 1995년에 Whitehead Institute에서 PCR 생성물(product)의 정제를 위해 개발되었다. 자성 입자는 대부분 상자성이고 철로 피복된 폴리스티렌으로 구성될 수 있다. 카르복실기를 갖는 다양한 분자가 철에 부착될 수 있다. 이들 카르복실기는 DNA 분자에 가역적으로 결합할 수 있다. 이렇게 하여, DNA 분자가 고정화된다.Magnetic particles were developed at the Whitehead Institute in 1995 for purification of PCR products. The magnetic particles are mostly paramagnetic and may consist of polystyrene coated with iron. A variety of molecules with carboxyl groups can be attached to iron. These carboxyl groups can reversibly bind to DNA molecules. In this way, the DNA molecules are immobilized.

자성 입자를 사용하는 공정은 일반적으로 다음 단계를 포함한다. 먼저, PCR 생성물이 자성 입자에 결합된다. 이어서, PCR 생성물이 부착되어 있는 자성 입자를 불순물로부터 분리한다(이 단계는 예를 들어 고체로부터 용액을 피펫팅으로 제거(pipetting off)하여 실현됨). 이어서 PCR 생성물이 부착된 자성 입자를 세정한다. 세정 후, PCR 생성물을 자성 입자로부터 용리(elute)시켜서 새로운 플레이트로 이동시킨다.Processes using magnetic particles typically include the following steps: First, the PCR product is bound to magnetic particles. The magnetic particles to which the PCR product is attached are then separated from impurities (this step is realized, for example, by pipetting off the solution from the solid). Next, the magnetic particles to which the PCR product is attached are washed. After washing, the PCR product is eluted from the magnetic particles and transferred to a new plate.

완전히 자동화된 공정에서는, 출발 물질이 분리 공정에 도입된 후 필요한 시약이 샘플에 자동으로 피펫팅되고 피펫 팁을 통해 다시 제거된다. 자성 입자 결합 핵산은 공동(cavities)의 바닥과 가장자리에 수집되며, 루틴에 따라, 최적화된 피펫팅에 의해 다시 용해된다. 마지막으로, DNA 또는 RNA는 직접 저장 또는 추가 적용을 위해 뚜껑이 있는 별도 용기 안에 용리된다.In a fully automated process, the starting material is introduced into the separation process and then the required reagents are automatically pipetted into the sample and removed again via the pipette tip. Magnetic particle-bound nucleic acids are collected at the bottom and edges of cavities and are re-dissolved by routine, optimized pipetting. Finally, the DNA or RNA is eluted into separate lidded containers for direct storage or further application.

또한, 예를 들어 약산성 환경에서 DNA가 실리카 겔에 결합되는 흡착 방법이 종래기술에 공지되어 있다.Additionally, for example, an adsorption method in which DNA is bound to silica gel in a slightly acidic environment is known in the prior art.

생체분자의 합성, 정상화(normalization) 및 정제를 위한 가장 중요한 공정 중 하나는 자성 입자를 사용하는 공정이다. 여기서 생체분자는 자성 입자의 표면에 결합된다. 이어서 자성 입자들이 자석에 의해 고정되고 부산물 및 불순물을 함유하는 용액은 쉽게 분리될 수 있다. 따라서 생체분자가 빠르고 쉽게 정제 및 분리될 수 있다. 자성 소구체(globule)의 장점은 소구체가 시험 배치에서 자유롭게 움직일 수 있다는 점이고, 이는 결합 단계에 중요한다. 예를 들어, 세정 단계에서 용기로부터 액체를 제거하려면, 용기에 자석을 고정한 다음 액체를 분리하면 된다.One of the most important processes for the synthesis, normalization and purification of biomolecules is the process using magnetic particles. Here, biomolecules are bound to the surface of magnetic particles. The magnetic particles are then held in place by a magnet and the solution containing by-products and impurities can be easily separated. Therefore, biomolecules can be purified and separated quickly and easily. The advantage of magnetic globules is that they can move freely in the test configuration, which is important for the bonding step. For example, to remove liquid from a container during the cleaning step, simply attach a magnet to the container and then separate the liquid.

자성 입자는 작은 상자성 또는 강자성 소구체이며, 필요한 특성을 제공하는 다른 재료로 코팅되어 있다. 플라스틱으로 코팅된 니켈 입자가 종종 사용된다.Magnetic particles are small paramagnetic or ferromagnetic spherules, coated with different materials that provide the necessary properties. Plastic-coated nickel particles are often used.

예를 들어, DNA 프로브 및 유전자는 또한 자동화된 고상 방법으로 합성될 수 있다. 폴리펩티드와 같은 DNA 가닥은 불용성 매트릭스(자성 입자)에 결합된 성장 사슬에 활성화된 단량체를 순차적으로 부착함으로써 합성될 수 있다. 보호된 포스포라미디트(phosphoramidite)가 여기서 활성화된 단량체로서 사용될 수 있다.For example, DNA probes and genes can also be synthesized by automated solid-phase methods. DNA strands, such as polypeptides, can be synthesized by sequentially attaching activated monomers to a growing chain bound to an insoluble matrix (magnetic particle). Protected phosphoramidites can be used here as activated monomers.

이 절차는 우수한 수율로 고순도 생체분자를 분리할 수 있다. 자성 입자 분리의 기본 공정은 사용된 추출 용기의 공동에서 완전히 자동으로 수행될 수 있다.This procedure can isolate high purity biomolecules in excellent yield. The basic process of magnetic particle separation can be performed fully automatically in the cavity of the used extraction vessel.

완전 자동화된 공정에서, 출발 물질이 분리 공정에 도입된 후 필요한 시약이 샘플에 자동 피펫팅되고, 예를 들어 피펫을 통해 다시 제거된다. 자성 입자 결합 핵산은 공동의 바닥과 가장자리에 수집되며, 루틴에 따라 최적화된 피펫팅으로 다시 용해된다. 마지막으로, DNA 또는 RNA는 직접 저장 또는 추가 적용을 위해 뚜껑이 있는 별도의 용기 내에 용리된다.In a fully automated process, the starting material is introduced into the separation process and then the required reagents are automatically pipetted into the sample and removed again, for example by pipetting. Magnetic particle-bound nucleic acids are collected at the bottom and edges of the cavity and re-dissolved by routine optimized pipetting. Finally, the DNA or RNA is eluted into a separate container with a lid for direct storage or further application.

종래기술에서, 자성 입자는 전형적으로 용기를 둘러싸는 링 자석에 의해 용기 내에 유지된다. 그로 인해, 자성 입자는 내부 용기 내에서 고리형으로 배열된다.In the prior art, magnetic particles are typically held within a container by a ring magnet surrounding the container. As a result, the magnetic particles are arranged in a ring shape within the inner container.

종래기술의 심각한 단점은 용기 내의 자성 입자가 또한 링 자석의 사용으로 인해 고리형으로 배열된다는 점이다. 이는 액체를 제거하기 더 어렵게 할 뿐만 아니라 고체 링에 제거할 수 없는 액체 잔류물이 여전히 있게 됨을 의미한다. 액체의 불완전 제거는 세정 효율 및 용출(elution) 후 가용 부피를 감소시킨다.A serious disadvantage of the prior art is that the magnetic particles in the container are also arranged in a ring shape due to the use of ring magnets. Not only does this make the liquid more difficult to remove, but it also means that there will still be liquid residue on the solid ring that cannot be removed. Incomplete removal of liquid reduces cleaning efficiency and available volume after elution.

따라서, 본 발명의 목적은 종래기술에서 알려진 역효과를 회피할 수 있는, 생체분자의 고정화를 위한 장치, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 방법 및 생체분자의 고정화를 위한 장치로 생체분자의 자동 처리를 위한 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the object of the present invention is to provide a device for immobilizing biomolecules, a method for reversible immobilization of biomolecules, and a device for automatic processing of biomolecules that can avoid adverse effects known in the prior art. The device is provided.

이 목적은 독립 청구항 1의 특징을 갖는 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치, 독립 청구항 13의 특징을 갖는 생체분자의 가역적 고정화를 위한 방법 및 독립 청구항 15의 특징을 갖는 가역적 고정화를 위한 장치를 포함하는 생체분자의 자동 가공을 위한 장치에 의해 달성된다.This object includes a device for reversible immobilization of biomolecules having the features of independent claim 1, a method for reversible immobilization of biomolecules having the features of independent claim 13, and a device for reversible immobilization having the features of independent claim 15. This is achieved by a device for automatic processing of biomolecules.

본 발명에 따르면, 자성 입자에 의한 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치가 제안된다. 이 장치는 생체분자를 함유하는 액체로 채워질 수있는 용기 및 자석을 포함한다. 용기 내에 배치될 수 있고, 그리고 생체분자가 고정, 특히 가역적으로 고정될 수 있는 자성 입자가 용기 내에 고정될 수 있도록 자석이 용기 상에 배열된다. 용기 내에 위치한 자성 입자들에 작용하는 불균일한 자계는 자석의 배열에 의해 생성될 수 있다. 자성 입자는 불균일 자계의 영향에 의해 구조화된 방식으로 배열될 수 있다.According to the present invention, a device for reversible immobilization of biomolecules by magnetic particles is proposed. The device includes a magnet and a container that can be filled with a liquid containing biomolecules. A magnet can be placed within the container and a magnet is arranged on the container such that the biomolecules can be immobilized, in particular magnetic particles capable of being reversibly immobilized within the container. A non-uniform magnetic field acting on magnetic particles located within a container can be generated by the arrangement of magnets. Magnetic particles can be arranged in a structured way under the influence of a non-uniform magnetic field.

자석의 배열이 자계의 불균일성을 발생시키는 것이 본 발명에 있어서 필수적이다. 그 결과, 자석의 배열에 의해 용기 내에 위치한 자성 입자들에 작용하는 불균일한 자계가 생성되고, 그로 인해 불균일한 자계 내에서 자성 입자들의 구조화된 배열에 의해 액체가 자성 입자들로부터 보다 쉽게 떨어져 흐를 수 있다. 불균일한 자계에 의해 제어되는 자성 입자가 용기 벽에 서로 분리된 섬으로 배열되면, 액체는 자성 입자들 사이로 간단히 흘러 나올 수 있고, 따라서 액체가 용기에서 보다 쉽게 제거될 수 있다.It is essential to the present invention that the arrangement of the magnets generates non-uniformity of the magnetic field. As a result, the arrangement of the magnets creates a non-uniform magnetic field that acts on the magnetic particles located in the container, and as a result, the structured arrangement of the magnetic particles within the non-uniform magnetic field allows the liquid to flow more easily away from the magnetic particles. there is. If magnetic particles controlled by a non-uniform magnetic field are arranged in isolated islands on the container wall, the liquid can simply flow out between the magnetic particles, and thus the liquid can be more easily removed from the container.

본 발명의 틀 내에서, 자석의 배열은 매우 다양한 디자인으로 이해될 수 있다. 자석의 배열은 용기 내의 자성 입자에 작용하는 불균일한 자계를 발생시켜 자성 입자가 용기 벽에 본 발명에 따른 구조로 배열되게 하는 기능을 말한다. 자석의 자속 밀도를 전환시키면, 액체가 보다 쉽게 흘러서 보다 쉽게 제거될 수 있도록 자성 입자가 용기 안에서 배열될 것이다. "본 발명에 따른 구조"라는 용어는 액체가 용기 내의 자성 입자로부터 보다 쉽게 떨어져 흘러 나가게 하는 구조를 의미한다. 따라서, 예를 들어, 서로 분리된 섬들로 자성 입자를 배열하는 것은 "본 발명에 따른 구조" 또는 "구조화된 배열"로 이해될 수 있지만, 그 배열은 이것에 한정되지 않는다. 자성 입자는 또한 예를 들어 피라미드 형태로 또는 그루브 형태로 배열될 수도 있다. 전술한 용기 벽 상의 자성 입자의 모든 구조화된 배열은 액체가 자성 입자에서 또는 자성 입자 사이로 쉽게 흘러 나갈 수 있게 한다. 자석 배열의 설계의 예를 들자면, 자석을 배열하는 다양한 방법은 다음과 같다. 본 발명의 틀 내에서, 자석의 배열은 자석의 특수한 형태로 이해될 수 있고, 그 형태는 영구 자석의 외부 디자인 또는 전자석에서의 코일의 권선을 지칭할 수 있다. 또한, 자석의 배열은 자속 밀도를 변화시키고 그로 인해 불균일한 자계를 발생시키는 자기 전도성 모듈로 이해될 수 있다. 자석의 배열은 또한 용기 주위에 소정의 거리(용기로부터의 거리 및 자석들 사이의 거리)로 몇몇 자석을 배열하고, 그에 의해 발생된 불균일한 자계 형태의 자계가 용기 내의 자성 입자에 작용하게 하는 것으로 이해할 수 있다. 여기서 발생된 불균질한 자계는 일부 영역의 자성 입자에 더 강하게 그리고 다른 영역의 자성 입자에는 덜 강하게 작용한다. 물론, 다른 배열로도 동일 효과가 발생하는데, 이는 자기 전도성 모듈 및 자석의 형태로 인해 용기의 일부 영역에서의 자계가 용기 내 자성 입자에 더 강하게 작용하기 때문이다. 이러한 가능성들은 다음의 설명 및 도면에 대한 설명을 통해 보다 상세히 설명한다. 구조화된 배열은 종래기술에서 알려진 자성 입자의 링형 또는 그와 유사한 배열을 의미하지 않는다는 것을 다시 한번 주목해야한다.Within the framework of the present invention, the arrangement of magnets can be understood in a wide variety of designs. The arrangement of magnets refers to the function of generating a non-uniform magnetic field that acts on the magnetic particles in the container so that the magnetic particles are arranged in the structure according to the present invention on the wall of the container. By varying the magnet's flux density, the magnetic particles will align within the container so that the liquid can flow more easily and be more easily removed. The term “structure according to the present invention” refers to a structure that allows liquid to flow away more easily from the magnetic particles in the container. Therefore, for example, arranging magnetic particles into islands separated from each other can be understood as a “structure according to the present invention” or a “structured arrangement”, but the arrangement is not limited to this. The magnetic particles may also be arranged, for example in the form of a pyramid or in the form of a groove. Any structured arrangement of the magnetic particles on the vessel walls described above allows the liquid to easily flow from or between the magnetic particles. As an example of magnet array design, various ways to arrange magnets are as follows. Within the framework of the present invention, the arrangement of magnets can be understood as a special shape of the magnet, which may refer to the external design of a permanent magnet or to the winding of a coil in an electromagnet. Additionally, the arrangement of magnets can be understood as a magnetic conductive module that changes magnetic flux density and thereby generates a non-uniform magnetic field. The arrangement of magnets also involves arranging several magnets at a predetermined distance (distance from the container and distance between magnets) around the container, and causing the magnetic field in the form of a non-uniform magnetic field generated thereto to act on the magnetic particles in the container. I can understand. The heterogeneous magnetic field generated here acts more strongly on magnetic particles in some areas and less strongly on magnetic particles in other areas. Of course, the same effect occurs with other arrangements, since the magnetic field in some areas of the vessel acts more strongly on the magnetic particles within the vessel due to the shape of the magnetically conductive modules and magnets. These possibilities are explained in more detail through the following description and drawings. It should be noted again that structured arrangement does not mean a ring-shaped or similar arrangement of magnetic particles known in the prior art.

자석은 또한 반응 단계 동안은 자성 입자가 용기 내에서 자유롭게 이동할 수 있고 세정 단계 동안에는 용기에서 자석 위치를 변경함으로써 자성 입자가 제자리에 고정되도록 용기 상에 이동 가능하게 배열될 수 있다. 특히, 자석이 용기 상의 제1 위치에 배치되어 자성 입자를 고정시키고, 그 자석을 용기 상의 또는 그 주변의 제2 위치로 이동시킴으로써 자성 입자가 이동 가능해지도록 자석이 이동 가능할 수 있다. 물론, 예를 들어 자동화된 장치에서, 동일한 효과를 얻기 위해 용기가 자석에 대해 이동될 수도 있다.The magnets may also be movably arranged on the container such that the magnetic particles can move freely within the container during the reaction step and the magnetic particles are held in place by changing the position of the magnet in the container during the cleaning step. In particular, the magnet may be placed in a first position on the container to secure the magnetic particles, and the magnet may be moveable such that the magnetic particles can be moved by moving the magnet to a second position on or around the container. Of course, for example in automated devices, the container could also be moved relative to the magnet to achieve the same effect.

본 발명의 틀 내에서, 용어 '생체분자'는 DNA, RNA, 핵산, 단백질, 그리고 생체분자, 단량체 또는 다른 생물학적 활성 분자에 대한 출발 서열을 의미한다.Within the framework of the present invention, the term 'biomolecule' refers to DNA, RNA, nucleic acids, proteins, and starting sequences for biomolecules, monomers or other biologically active molecules.

이하에서, 세정 단계는 일반적으로 밸브를 작동시킴으로써 액체가 용기로부터 배출되고 생체분자가 부착된 자성 입자의 불순물이 분리되는 공정 단계이다. 세정 단계는 또한 세정 용액(물 또는 다른 것)으로 세정하는 것을 포함할 수 있다.Hereinafter, the cleaning step is generally a process step in which liquid is discharged from the container by operating a valve and impurities of magnetic particles to which biomolecules are attached are separated. The cleaning step may also include cleaning with a cleaning solution (water or other).

이하에서, 반응 단계는 일반적으로 자성 입자에 결합된 생체분자가 전환, 입자에 결합 또는 연장(사슬 연장, 예를 들어, PCR("중합효소 연쇄 반응"))되는 공정 단계이다.Hereinafter, the reaction step is generally a process step in which the biomolecule bound to the magnetic particle is converted, bound to the particle, or extended (chain extension, e.g. PCR (“polymerase chain reaction”)).

이하에서, 불순물은 일반적으로 자성 입자에 완전히 반응 또는 결합되지 않은 물질, 용매, 부산물 및 오염물뿐만 아니라 상기 기재된 것들 중 둘 이상의 혼합이다.Hereinafter, impurities are generally substances, solvents, by-products and contaminants that have not fully reacted or bound to the magnetic particles, as well as mixtures of two or more of those listed above.

본 발명의 틀 내에서, 액체는 용액, 특히 생체분자 및/또는 시약 및/또는 불순물의 반응 혼합물일 수 있다.Within the framework of the invention, a liquid may be a solution, in particular a reaction mixture of biomolecules and/or reagents and/or impurities.

이하에서, 자성 입자는 일반적으로 마이크로미터 또는 밀리미터 범위의 입자일 수 있다. 자성 입자는 또한 다공성일 수 있다. 이하에서, 생체분자는 일반적으로 티올기 및/또는 아미노기 및/또는 하이드 록시기 및/또는 카복실기 및/또는 카보닐기 및/또는 에스테르기 및/또는 니트릴기 및/또는 아민기 및/또는 임의의 다른 작용기를 통해 자성 입자의 표면에 결합될 수 있다. 자성 입자는 또한 코팅된 니켈 입자 또는 임의의 다른 강자성 또는 상자성 입자일 수 있다. 자성 입자는 전형적으로 약 1 마이크로미터의 직경을 갖는다. 본 발명의 틀 내에서, "약 1 마이크로미터"라는 용어는 0.5 내지 1.5 마이크로미터, 특히 0.7 내지 1.3 마이크로미터, 특히 0.9 내지 1.1 마이크로미터를 의미한다.Hereinafter, the magnetic particles may generally be particles in the micrometer or millimeter range. Magnetic particles can also be porous. Hereinafter, biomolecules generally have a thiol group and/or an amino group and/or a hydroxy group and/or a carboxyl group and/or a carbonyl group and/or an ester group and/or a nitrile group and/or an amine group and/or any It can be bound to the surface of magnetic particles through different functional groups. The magnetic particles may also be coated nickel particles or any other ferromagnetic or paramagnetic particles. Magnetic particles typically have a diameter of about 1 micrometer. Within the framework of the present invention, the term “about 1 micrometre” means between 0.5 and 1.5 micrometres, especially between 0.7 and 1.3 micrometres, and especially between 0.9 and 1.1 micrometres.

본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법의 이점은 다음과 같다.The advantages of the device according to the invention and the method according to the invention are as follows.

- 빠른 이탈 흐름(flow-off)으로 인한 짧은 처리 시간- Short processing time due to fast flow-off

- 높은 수율- High yield

- 보다 순수한 생성물- purer product

- 효율적이고 경제적임- Efficient and economical

- 자동화하기 용이함- Easy to automate

- 또한, 작은 사이즈의 장치를 위한 것임- Also for small sized devices

- 기존의 기계를 쉽게 수정할 수 있음- Easy to modify existing machines

- (전자석만으로) 일회용품(disposable)을 이동시키지 않으면서 분리를 전환할 수 있음- Separation can be switched without moving disposables (with electromagnets alone)

실제로, 본 장치 및 방법은 결찰 후 정제(post-ligation purification)에 사용될 수 있다.In fact, the present device and method can be used for post-ligation purification.

본 발명에 따른 장치의 자석은 영구 자석 및/또는 전자석으로 설계될 수 있다. 영구 자석의 형상이 자계의 균일성에 영향을 주는 반면, 전자석의 균일성은 권선을 통해 결정될 수 있다. 따라서, 영구 자석의 형상은 자계가 불균일하고 그 영향으로 자성 입자가 구조화된 방식으로 배열되는 것을 보장할 수 있다. "구조화된 방식으로 배열"이라는 용어는 예를 들어 액체가 잘 이탈하여 흘러 나올 수 있는 몇 개의 공간적으로 서로 분리되어 있는 섬으로 배열된 것을 지칭할 수 있다. 하지만, 전자석이 사용되는 경우에는, 군데군데 더 밀집된 권선에 의해 군데군데 더 강한 자계가 생성될 수 있고, 따라서 자성 입자가 구조화된 방식으로 배열되도록 하는 불균일 자계가 또한 생성된다.The magnets of the device according to the invention can be designed as permanent magnets and/or electromagnets. While the shape of a permanent magnet affects the uniformity of its magnetic field, the uniformity of an electromagnet can be determined by its windings. Therefore, the shape of the permanent magnet can ensure that the magnetic field is non-uniform and that under its influence the magnetic particles are arranged in a structured manner. The term "arranged in a structured manner" may refer, for example, to an arrangement of several spatially separated islands through which liquid can escape and flow. However, when electromagnets are used, stronger magnetic fields can be generated here and there by more densely packed windings, thus also creating a non-uniform magnetic field that causes the magnetic particles to be arranged in a structured way.

자석의 배열은 또한 자석이 자기 전도성 모듈을 포함하여 용기에 위치한 자성 입자들에 작용하는 불균일한 자계가 그 자기 전도성 모듈에 의해 생성되도록 하는 것일 수 있다. 따라서, 자기 전도성 모듈은 자성 입자가 본 발명에 따른 구조로 배열되도록 자석의 자계의 자기력선에 영향을 미쳐야한다. 이를 위해, 용기의 미리 결정 가능한 지점에서 자석의 자계가 자기 전도성 모듈에 의해 증폭 또는 감쇠될 수 있고, 그로 인해 자성 입자들이 증폭된 영역에서 많이 배열되거나 용기의 감쇠된 영역에 적게 배열된다. 이러한 방식으로, 증폭 또는 감쇠된 자계를 써서 용기 내에서 교호하는 부분 영역들이 생성될 수 있다. 또한, 자기 전도성 모듈은 미리 결정 가능한 영역에서 자석의 자계를 증폭시키고 증폭되지 않은 영역에서는 자계를 감쇠시키는 것을 생각할 수도 있다. 또한 자계가 용기의 미리 결정 가능한 영역에서 증폭되고 그리고 증폭되지 않은 영역에서는 감쇠되도록 자석의 형상이 조정될 수도 있다.The arrangement of the magnets may also be such that the magnets include a magnetically conductive module such that a non-uniform magnetic field is generated by the magnetically conductive module which acts on magnetic particles located in the container. Therefore, the magnetically conductive module must influence the magnetic field lines of the magnet's magnetic field so that the magnetic particles are arranged in the structure according to the invention. For this purpose, the magnetic field of the magnet at a predetermined point in the container can be amplified or attenuated by a magnetically conductive module, so that the magnetic particles are arranged more in the amplified area or less in the attenuated area of the container. In this way, alternating subregions can be created within the vessel using amplified or attenuated magnetic fields. Additionally, the magnetic conduction module may be considered to amplify the magnetic field of the magnet in a predetermined area and attenuate the magnetic field in the non-amplified area. The shape of the magnet may also be adjusted so that the magnetic field is amplified in predetermined areas of the container and attenuated in non-amplified areas.

또한, 자기 전도성 모듈이 자석 상에 일 구성요소로서 배열되거나 또는 자기 전도성 모듈이 자석의 통합된 요소로서 설계될 수 있다. 따라서, 자기 전도성 모듈은 자석에 대한 부착물 및 용기와 자석 사이에 배치된 요소일 수 있다. 링 자석에서, 예를 들어, 자기 전도성 모듈은 용기와 자석 사이에 오목부 또는 다른 변형을 갖는 소형 링으로서 배열될 수 있다.Additionally, the magnetically conductive module can be arranged as a component on the magnet or the magnetically conductive module can be designed as an integrated element of the magnet. Accordingly, the magnetically conductive module may be an element attached to the magnet and disposed between the container and the magnet. In a ring magnet, for example, the magnetically conductive modules may be arranged as small rings with recesses or other modifications between the vessel and the magnets.

일반적으로, 자기 전도성 모듈은 자석 상에 직접 또는 자석으로부터 미리 결정 가능한 거리에 배열될 수 있다. 자석의 균일한 자계는 자기 전도성 모듈에 의해 불균일 자계로 변환된다.In general, the magnetically conductive modules can be arranged directly on the magnets or at a predetermined distance from the magnets. The magnet's uniform magnetic field is converted into a non-uniform magnetic field by the magnetic conduction module.

자기 전도성 모듈은 자기 증폭 모듈 및/또는 반자성(diamagnetic) 모듈로서 설계될 수 있다. 자석의 자계는 자기 증폭 모듈에 의해 용기의 미리 결정 가능한 영역에서 증폭되고, 자석의 자계는 반자성 모듈에 의해 용기의 미리 결정 가능한 영역에서 감쇠된다. 반자성 모듈은 또한 용기 내의 자석의 자계가 군데군데 차폐되어 약화되도록 자석 상에 배열되는 복수의 반자성 차폐물로서 설계될 수 있다.The magnetically conductive module may be designed as a magnetic amplification module and/or a diamagnetic module. The magnetic field of the magnet is amplified in a predeterminable area of the vessel by the magnetic amplification module, and the magnetic field of the magnet is attenuated in a predeterminable area of the vessel by the diamagnetic module. The diamagnetic module may also be designed with a plurality of diamagnetic shields arranged on the magnets such that the magnetic fields of the magnets within the container are weakened by the scattered shielding.

반자성 모듈은 1 미만의 상대 투자율을 가지는 흑연과 같은 반자성 물질로 구성된다. 자기 증폭 모듈은 1을 초과하는 상대 투자율을 가지는 강자성 및/또는 상자성 물질로 구성된다. 전형적인 강자성 물질은 예를 들어 철, 니켈 및 코발트이다. 전형적인 상자성 물질은 예를 들어 알칼리 토류 금속이다. 본 발명의 일 실시예에서, 자기 증폭 모듈과 반자성 모듈의 혼합물이 또한 사용될 수 있으며, 이 모듈은 상이한 반자성 및 강자성/상자성 부분 범위(subranges)를 갖는다.The diamagnetic module is composed of a diamagnetic material, such as graphite, with a relative permeability of less than one. The magnetic amplification module is comprised of ferromagnetic and/or paramagnetic materials with a relative permeability exceeding unity. Typical ferromagnetic materials are for example iron, nickel and cobalt. Typical paramagnetic materials are for example alkaline earth metals. In one embodiment of the invention, a mixture of magnetic amplification modules and diamagnetic modules may also be used, which modules have different diamagnetic and ferromagnetic/paramagnetic subranges.

실제로, 자석의 형상은 용기 형상에 맞춰져서 용기가 자기 전도성 모듈에 삽입될 수 있다. 물론, 자기 전도성 모듈의 형상이 용기에 맞춰질 수도 있다. 또한, 자석은 용기를 삽입하기 위한 구멍 및/또는 오목부를 포함할 수 있다. 자기 전도성 모듈이 용기를 삽입하기 위한 구멍 및/또는 오목부를 포함할 수도 있다.In practice, the shape of the magnet can be adapted to the shape of the container so that the container can be inserted into the magnetically conductive module. Of course, the shape of the magnetically conductive module may be adapted to the container. Additionally, the magnet may include holes and/or recesses for inserting a container. The magnetically conductive module may include holes and/or recesses for inserting a container.

용기는 임의의 방식으로 성형될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 용기는 다중웰(multiwell) 플레이트일 수 있으며, 여기서 다중웰 플레이트는 복수의 웰을 갖는다. 다중웰 플레이트는 특히 미량정량판(microtiter plate)일 수도 있다. 특히 유리하게는, 용기가 모세관을 포함할 수도 있고, 여기서 자성 입자를 갖는 액체가 모세관력에 의해 유지되고/되거나 액체가 압력에 의해 제거된다.The container may be shaped in any way. In one embodiment of the invention, the vessel may be a multiwell plate, where the multiwell plate has a plurality of wells. Multiwell plates may in particular be microtiter plates. Particularly advantageously, the vessel may comprise a capillary tube, in which liquid with magnetic particles is retained by capillary forces and/or the liquid is removed by pressure.

다중웰 플레이트의 복수의 웰에 자석이 배치될 수 있다. 이러한 방식으로, 자성 입자는 동시에 여러 웰에 고정될 수 있다.Magnets may be placed in multiple wells of a multiwell plate. In this way, magnetic particles can be immobilized in multiple wells simultaneously.

자석의 배열은 또한 자석 상에 제2 자석이 배열되어 자석의 제1 자계가 제2 자석의 제2 자계에 의해 영향을 받고, 그래서 용기 내에 위치한 자성 입자들에 작용하는 불균일한 자계가 생성되도록 설계될 수 있다. 다수의 영구 자석이 제2 자석으로 사용되는 경우, 그 영구 자석들은 자석의 자계가 일부 지점에서 감쇠 및/또는 증폭되도록 자석 상에 배열될 수 있다. 전자석이 제2 자석으로 사용될 수도 있고, 이는 제2 자계로 자석의 자계를 원하는 방식으로 불균일하게 만든다.The arrangement of the magnets is also designed so that a second magnet is arranged on top of the magnet so that the first magnetic field of the magnet is influenced by the second magnetic field of the second magnet, thus creating a non-uniform magnetic field that acts on the magnetic particles located within the container. It can be. When multiple permanent magnets are used as the second magnet, the permanent magnets may be arranged on the magnet such that the magnet's magnetic field is attenuated and/or amplified at some points. An electromagnet can also be used as a second magnet, which makes the magnetic field of the magnet non-uniform in the desired manner.

본 발명의 일 실시예에서, 자석의 배열은 자석이 하나 이상의 노치를 갖도록 하여 불균일 자계가 자석의 노치에 의해 생성되도록 설계될 수도 있다. 자석의 노치 위치에서 용기에 약한 자계가 발생하여, 노치의 위치에서 자성 입자가 거의 또는 전혀 수집되지 않는다.In one embodiment of the invention, the arrangement of the magnets may be designed such that the magnets have one or more notches such that a non-uniform magnetic field is generated by the notches in the magnets. A weak magnetic field is generated in the container at the notch location of the magnet, so that little or no magnetic particles are collected at the notch location.

실제로, 본 장치는 액체를 제거하기 위한 기구를 포함할 수 있어서, 액체가 자성 입자의 표면 상에 생체분자를 고정한 후에 용기로부터 제거될 수 있다. 액체를 제거하기 위한 기구는 피펫, 밸브, 압축 공기 또는 다른 적절한 기구일 수 있다.In fact, the device may include a mechanism for removing the liquid, so that the liquid can be removed from the container after anchoring the biomolecules on the surface of the magnetic particles. The device for removing liquid may be a pipette, valve, compressed air, or other suitable device.

본 발명에 따라, 생체분자의 가역적 고정화 방법이 추가로 제안된다. 본 방법은 다음 단계를 포함한다. 먼저, 자성 입자와 생체분자가 있는 액체를 용기 안에 배치한다. 이어서 생체분자가 자성 입자에 결합, 특히 가역적으로 결합된다.According to the present invention, a method for reversible immobilization of biomolecules is further proposed. The method includes the following steps. First, a liquid containing magnetic particles and biomolecules is placed in a container. The biomolecule is then bound to the magnetic particle, particularly reversibly bound.

고정된 생체분자를 갖는 자성 입자가 자석의 배열에 의해 생성된 불균일 자계에서 용기에 고정되어, 자성 입자가 구조화된 방식으로 배열된다. 이어서, 액체를 제거하기 위한 기구를 써서 액체를 제거하고(여기서 액체는 자성 입자의 구조화된 배열에 의해 자성 입자로부터 이탈하여 흘러 나옴), 그로 인해 용기 내에 그리고 자성 입자 상에 액체 잔류물이 거의 또는 전혀 남지 않는다. 자성 입자에 결합된 생체분자는 자성 입자의 표면으로부터 분리되고 추가로 사용될 수 있다.Magnetic particles with immobilized biomolecules are immobilized in a container in a non-uniform magnetic field generated by an array of magnets, so that the magnetic particles are arranged in a structured manner. The liquid is then removed using a liquid removal device (where the liquid is separated from the magnetic particles by the structured arrangement of the magnetic particles and flows out), thereby leaving little or no liquid residue in the container and on the magnetic particles. There is nothing left at all. Biomolecules bound to magnetic particles can be separated from the surface of the magnetic particles and used further.

전술한 방법은 바람직하게는 본 발명에 따른 장치로 수행된다.The above-described method is preferably carried out with a device according to the invention.

본 발명에 따라, 본 발명에 따른 장치를 포함하는 생체분자의 자동 처리 장치가 또한 제안된다. 생체분자의 자동 처리 장치에서, 예를 들어 본 발명에 따른 방법이 수행될 수 있다. 이러한 장치의 이점은 생체분자가 있는 액체와 자성 입자가 용기에 공급되고 적합한 요소에 의해 그 용기로부터 제거될 수 있다는 것이다. 또한, 예를 들어 용기에서 자성 입자를 제거하기 위해 필요하다면 용기 상의 자석 위치가 변경될 수 있다. 다중웰 플레이트가 생체분자의 자동 처리를 위한 장치에서 용기로 일반적으로 사용된다.According to the invention, a device for automatic processing of biomolecules comprising a device according to the invention is also proposed. The method according to the invention can, for example, be carried out in a device for automatic processing of biomolecules. The advantage of such a device is that liquid with biomolecules and magnetic particles can be supplied to a vessel and removed from the vessel by suitable elements. Additionally, the position of the magnet on the container may be changed if necessary, for example to remove magnetic particles from the container. Multiwell plates are commonly used as containers in devices for automated processing of biomolecules.

이하, 도면을 참조하여 실시예를 사용하여 본 발명 및 종래기술을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention and prior art will be described in more detail using examples with reference to the drawings.

도 1은 다중웰 플레이트 및 자기 전도성 모듈를 갖는 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치의 개략도이다.
도 2는 자석과 자기 전도성 모듈의 다양한 형태의 개략도이다.
도 3은 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치의 다른 실시예의 개략도이다.
도 4는 크라운 형태의 자기 전도성 모듈을 갖는 자석의 개략도이다.
도 5는 위에서 바라본 본 발명 및 그에 대비되는 종래기술, 그리고 측면에서 바라본 본 발명의 실시예의 개략도이다.
도 6은 자기 증폭 모듈 및 반자성 모듈로서의 자기 전도성 모듈을 갖는 링 자석의 개략도이다.
Figure 1 is a schematic diagram of a device for reversible immobilization of biomolecules with a multiwell plate and a magnetically conductive module.
Figure 2 is a schematic diagram of various types of magnets and magnetically conductive modules.
Figure 3 is a schematic diagram of another embodiment of a device for reversible immobilization of biomolecules.
Figure 4 is a schematic diagram of a magnet with a crown-shaped magnetically conductive module.
Figure 5 is a schematic diagram of the present invention and the prior art compared thereto viewed from above, and an embodiment of the present invention viewed from the side.
Figure 6 is a schematic diagram of a ring magnet with a magnetic amplification module and a magnetically conductive module as a diamagnetic module.

도 1은 다중웰 플레이트(51) 및 자기 전도성 모듈(2)을 갖는 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치(1)의 개략도를 도시한다. 도시된 장치(1)에서, 자석(3)의 배열은 자기 전도성 모듈(2)로 구성된다. 자기 전도성 모듈(2)은 자석(3)과 다중웰 플레이트(51)의 웰(50) 사이에 위치되도록 자석(3) 상에 부착물로서 배치된다.Figure 1 shows a schematic diagram of a device 1 for reversible immobilization of biomolecules with a multiwell plate 51 and a magnetically conductive module 2. In the depicted device (1), an array of magnets (3) consists of magnetically conductive modules (2). The magnetically conductive module 2 is arranged as an attachment on the magnet 3 so as to be positioned between the magnet 3 and the well 50 of the multiwell plate 51.

전술한 자기 전도성 모듈(2)과 자석(3)의 배열로 인해, 자성 입자(4)가 용기 내에 구조화된 방식으로 배열된다. 작동 상태에서, 자성 입자의 표면에 생체분자를 고정한 후, 액체를 제거하기 위한 기구(미도시)로 액체를 제거할 수 있고, 액체는 구조적으로 배열된 자성 입자들 사이로 간단히 흘러 나갈 수 있다.Due to the arrangement of the magnetically conductive module 2 and the magnet 3 described above, the magnetic particles 4 are arranged in a structured way within the container. In the operating state, after fixing the biomolecules to the surface of the magnetic particles, the liquid can be removed with a liquid removal device (not shown), and the liquid can simply flow between the structurally arranged magnetic particles.

도 2는 자석(3) 및 자기 전도성 모듈(2)의 다양한 형상의 개략도를 도시한다. 자석(3)은 예를 들어 크라운형 자석(201), 파형 자석(202) 및 노치가 있는 자석(203)으로 설계될 수 있다. 물론, 자기 전도성 모듈이 또한 크라운형 또는 파형이거나, 또는 노치(notch)를 가질 수 있다. 크라운 형상으로 인해 자성 입자들이 여러 개의 고립된 섬으로 배열된다. 자성 입자의 섬의 수는 크라운의 톱니 수에 해당한다. 자성 입자는 또한 동일한 방식으로 파형으로 배열될 것이다. 하지만, 노치(notch)의 경우에는, 자성 입자들이 2 개의 서로 분리된 섬으로 배열될 것이다.Figure 2 shows a schematic diagram of various shapes of the magnet 3 and the magnetically conductive module 2. The magnet 3 can be designed as, for example, a crown-shaped magnet 201, a corrugated magnet 202 and a notched magnet 203. Of course, the magnetically conductive module can also be crowned or corrugated, or have a notch. Due to the crown shape, the magnetic particles are arranged into several isolated islands. The number of islands of magnetic particles corresponds to the number of teeth on the crown. The magnetic particles will also be arranged in waves in the same way. However, in the case of a notch, the magnetic particles will be arranged into two separate islands.

도 3은 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치(1)의 다른 실시예의 개략도를 도시한다. 생체분자를 갖는 액체(6)가 채워지는 용기(5)가 도시되어 있다.Figure 3 shows a schematic diagram of another embodiment of the device 1 for reversible immobilization of biomolecules. A container 5 is shown filled with a liquid 6 with biomolecules.

작동 상태에서, 생체분자는 자성 입자(미도시)의 표면에 고정될 것이다. 이어서, 액체(6)가 용기로부터 제거될 것이다.In operating conditions, the biomolecules will be anchored to the surface of magnetic particles (not shown). The liquid 6 will then be removed from the container.

또한, 도 3은 자기 전도성 모듈(2)을 갖는 자석(3)이 용기 상에 배열될 수 있음을 도시한다. 여기서, 자기 전도성 모듈(2)은 크라운형 부착물로서 설계된다. 대안적으로, 크라운형 자석(201)이 용기 상에 배치될 수 있다. 도시된 두 가지 배치 모두 용기(5)의 형상에 맞는 형상을 가져서 용기가 자석 또는 자기 전도성 모듈 안으로 부분적으로 삽입될 수 있다.Figure 3 also shows that magnets 3 with magnetically conductive modules 2 can be arranged on the container. Here, the magnetically conductive module 2 is designed as a crown-shaped attachment. Alternatively, a crown-shaped magnet 201 may be placed on the container. Both arrangements shown have a shape that matches the shape of the container 5 so that the container can be partially inserted into the magnet or magnetically conductive module.

도 4는 크라운 형상의 자기 전도성 모듈(2)을 갖는 자석의 개략도를 도시한다. 여기서, 자기 전도성 모듈(2)은 자석(3)에 대한 부착물로서 설계된다. 자기 전도성 모듈(2)은 용기가 체결을 위해 삽입될 수 있는 구멍(20)을 갖는다.Figure 4 shows a schematic diagram of a magnet with a crown-shaped magnetically conductive module 2. Here, the magnetically conductive module (2) is designed as an attachment to the magnet (3). The magnetically conductive module 2 has a hole 20 into which a container can be inserted for fastening.

도 5는 용기(5)에서 위에서 바라본 본 발명(B)과 종래기술(A)을 대비하여 나타내고, 또한 용기(5)의 측면도에서 본 본 발명(C)의 실시예들을 개략적으로 나타낸 도면이다.Figure 5 is a diagram showing a comparison between the present invention (B) and the prior art (A) as seen from above in the container 5, and also schematically showing embodiments of the present invention (C) as seen from the side view of the container 5.

종래기술(A)에서는 자성 입자(4)가 자석의 균일한 자계에 의해 용기(5)의 가장자리에 링 형태로 배열한다. 액체는 흘러 나올 수 없으므로 제거 중에 이 링에 남아있다.In the prior art (A), magnetic particles 4 are arranged in a ring shape at the edge of the container 5 by a uniform magnetic field of a magnet. Liquid cannot flow out and therefore remains in this ring during removal.

본 발명(B)에서는, 자성 입자(4)가 자석의 불균일 자계에 의해 용기 벽 상에 구조화된 방식으로 배열한다. 여기에 도시된 바와 같이 여러 개의 분리된 섬으로 자성 입자(4)를 배열함으로써, 액체가 자성 입자(4) 사이로 쉽게 흐를 수 있다.In the present invention (B), the magnetic particles 4 are arranged in a structured manner on the container wall by the non-uniform magnetic field of the magnet. By arranging the magnetic particles 4 into several separate islands as shown here, liquid can easily flow between the magnetic particles 4.

도 5의 C 부분에는, 용기(5)의 용기 벽에 본 발명에 따른 불균일 자계에서 자성 입자(4)의 가능한 배열의 3 가지 실시예가 도시되어 있다. 자성 입자(4)의 몇 개의 둥그스름한 섬으로의 배열, 홈형 및 피라미드 배열이 도시되어 있다. 이러한 모든 배열은 단지 예시적인 것이고 제한적인 것은 아니다. 다양한 가능성만이 언급될 뿐이다. 본 발명에 따른 불균일 자계에서, 자성 입자들은 물론 액체의 단순화된 흐름을 가능하게 하는 임의의 적합한 구조로 배열될 수 있다.In part C of FIG. 5 , three embodiments of the possible arrangement of the magnetic particles 4 in a non-uniform magnetic field according to the invention on the container wall of the container 5 are shown. Arrangements of the magnetic particles 4 into several round islands, groove-shaped and pyramidal arrangements are shown. All of these arrangements are illustrative only and not limiting. Only various possibilities are mentioned. In the inhomogeneous magnetic field according to the invention, the magnetic particles can of course be arranged in any suitable structure allowing a simplified flow of liquid.

도 6은 자기 증폭 모듈 및 반자성 모듈로서의 자기 전도성 모듈(2)을 갖는 링 자석(3)의 개략도를 도시한다.Figure 6 shows a schematic diagram of a ring magnet 3 with a magnetic amplifying module and a magnetically conducting module 2 as a diamagnetic module.

도 6의 A 부분에서, 자기 전도성 모듈(2)은 자기 증폭 모듈이다. 자기 증폭 모듈은 링 자석(3)에 대한 삽입부로서 구성되고, 링 자석(3)과 용기(5) 사이에 배치된다. 자기 증폭 모듈로 인해, 링 자석(3)의 자계는 갭(23)이 없는 영역에서 더 증폭되어 불균일해진다. 따라서, 자성 입자(5)는 갭(23)들 사이에서 용기(5)의 벽에 구조화하여 배열된다.In part A of Figure 6, the magnetic conduction module 2 is a magnetic amplification module. The magnetic amplification module is configured as an insertion portion for the ring magnet (3) and is disposed between the ring magnet (3) and the container (5). Due to the magnetic amplification module, the magnetic field of the ring magnet 3 is further amplified and becomes non-uniform in the area without the gap 23. Accordingly, the magnetic particles 5 are structured and arranged on the wall of the container 5 between the gaps 23 .

도 6의 B 부분에서, 자기 전도성 모듈(2)은 반자성 모듈이다. 반자성 모듈은 링 자석(3)에 대한 삽입부로서 구성되며, 링 자석(3)과 용기(5) 사이에 배치된다. 반자성 모듈로 인해, 링 자석(3)의 자계는 갭(23)이 없는 영역에서 더 강하게 감쇠되어 불균일해진다. 따라서, 자성 입자(5)는 갭(23)에서 용기(5)의 벽 상에 구조화되어 배열된다.In part B of Figure 6, the magnetically conductive module 2 is a diamagnetic module. The diamagnetic module is configured as an insert for the ring magnet (3) and is placed between the ring magnet (3) and the container (5). Due to the diamagnetic module, the magnetic field of the ring magnet 3 is attenuated more strongly in the area without the gap 23 and becomes non-uniform. Accordingly, the magnetic particles 5 are structured and arranged on the wall of the container 5 in the gap 23 .

Claims (15)

자성 입자(4)에 의한 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치(1)로서, 상기 장치(1)는 생체분자를 함유하는 액체로 채워질 수 있는 용기(5, 51) 및 자석(3)을 포함하고, 용기(5, 51) 내에 배열될 수 있고 그리고 생체분자가 고정, 특히 가역적으로 고정될 수 있는 자성 입자(4)가 용기(5, 51) 내에 고정될 수 있게 자석(3)이 용기(5, 51) 상에 배열되고,
용기(5, 51)에 위치한 자성 입자(4)에 작용하는 불균일한 자계가 자석(3)의 배열에 의해 생성될 수 있고, 그 불균일한 자계의 영향에 의해 자성 입자(4)들이 용기(5, 51)의 용기 벽 상에 복수의 고립된 섬으로 배열될 수 있어서, 액체가 상기 자성 입자들의 고립된 섬들 사이로 흐를 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.
A device (1) for the reversible immobilization of biomolecules by magnetic particles (4), the device (1) comprising a magnet (3) and a container (5, 51) that can be filled with a liquid containing biomolecules. , a magnet 3 is provided in the container 5 so that magnetic particles 4, which can be arranged in the container 5, 51 and on which biomolecules can be fixed, especially reversibly fixed, are fixed in the container 5, 51. , 51) arranged on
An uneven magnetic field acting on the magnetic particles 4 located in the containers 5 and 51 can be generated by the arrangement of the magnets 3, and the magnetic particles 4 are moved to the container 5 by the influence of the uneven magnetic field. , 51) A device for the reversible immobilization of biomolecules, characterized in that it can be arranged as a plurality of isolated islands on the container wall, allowing liquid to flow between the isolated islands of said magnetic particles.
제1항에 있어서, 자석(3)이 자기 전도성 모듈(2)을 포함하여 그 자기 전도성 모듈(2)에 의해 상기 용기 내에 위치한 자성 입자에 작용하는 불균일한 자계가 생성되도록 자석(3)의 배열이 이루어지는, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.2. The arrangement of the magnets (3) according to claim 1, wherein the magnets (3) comprise a magnetically conductive module (2) so that a non-uniform magnetic field is generated by the magnetically conductive module (2) which acts on the magnetic particles located within the container. A device for reversible immobilization of biomolecules. 제2항에 있어서, 자기 전도성 모듈(2)은 자석(3) 상에 일 부품으로 배치되거나, 또는 자기 전도성 모듈(2)은 자석(3)의 통합된 요소로서 설계되는, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.3. Reversible immobilization of biomolecules according to claim 2, wherein the magnetically conductive module (2) is arranged as one part on the magnet (3) or the magnetically conductive module (2) is designed as an integrated element of the magnet (3). device for. 제2항에 있어서, 자기 전도성 모듈(2)은 자기 증폭 모듈(21) 및/또는 반자성 모듈(22)인, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.The device according to claim 2, wherein the magnetically conductive module (2) is a magnetic amplification module (21) and/or a diamagnetic module (22). 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 자석(3)의 형상이 용기(5, 51)의 형상에 맞춰져서, 용기(5, 51)가 자기 전도성 모듈(2) 내로 삽입될 수 있는, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.5. The method according to claim 1, wherein the shape of the magnet (3) is adapted to the shape of the container (5, 51) so that the container (5, 51) can be inserted into the magnetically conductive module (2). A device for reversible immobilization of biomolecules. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 용기(5)는 다중웰 플레이트이고 상기 다중웰 플레이트는 복수의 웰을 가지는, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.The device according to any one of claims 1 to 4, wherein the vessel (5) is a multiwell plate and the multiwell plate has a plurality of wells. 제6항에 있어서, 자석(3)이 다중웰 플레이트의 복수의 웰에 배열되는, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.The device according to claim 6, wherein the magnets (3) are arranged in a plurality of wells of a multiwell plate. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 자석(3)은 용기(5)를 삽입하기 위한 구멍 및/또는 오목부를 포함하는, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.5. Device according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnet (3) comprises holes and/or recesses for inserting the container (5). 제1항에 있어서, 제2 자석이 자석(3) 상에 배치되어 자석(3)의 제1 자계가 제2 자석의 제2 자계에 의해 영향을 받을 수 있고, 그래서 용기(5, 51) 내에 위치한 자성 입자에 작용하는 불균일 자계가 생성될 수 있도록 자석(3)의 배열이 수행되는, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.2. The method of claim 1, wherein a second magnet is disposed on the magnet (3) so that the first magnetic field of the magnet (3) can be influenced by the second magnetic field of the second magnet, so that within the container (5, 51) A device for reversible immobilization of biomolecules in which the magnets (3) are arranged so that a non-uniform magnetic field acting on the positioned magnetic particles can be generated. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 자석(3)이 노치(notch)를 가져서 그 자석(3)의 노치에 의해 불균일한 자계가 생성될 수 있도록 자석(3)의 배열이 수행된, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnet (3) has a notch and the magnet (3) is arranged so that a non-uniform magnetic field can be generated by the notch of the magnet (3). A device for reversible immobilization of biomolecules. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 자석(3)은 영구 자석 및/또는 전자석인, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.5. Device according to any one of claims 1 to 4, wherein the magnets (3) are permanent magnets and/or electromagnets. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 장치(1)는 액체를 제거하기 위한 기구(6)를 포함하는, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 장치.5. Device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device (1) comprises a mechanism (6) for removing liquid. 생체분자의 가역적 고정화를 위한 방법으로서,
a) 용기(5, 51) 내에 자성 입자(4) 및 생체분자가 있는 액체(6)를 배치하는 단계;
b) 생체분자를 자성 입자(4)에 결합, 특히 가역적 결합을 시키는 단계;
c) 자석(3)의 배열에 의해 생성된 불균일한 자계에서 용기(5) 내에 자성 입자(4)를 고정하는 단계로서, 상기 불균일한 자계의 영향에 의해 자성 입자(4)들이 용기(5, 51)의 용기 벽 상에 복수의 고립된 섬으로 배열되고, 그래서 액체가 상기 자성 입자들의 고립된 섬들 사이로 흐를 수 있게 되는 단계;
d) 액체를 제거하기 위한 기구로 액체를 제거하는 단계로서, 액체가 상기 자성 입자들의 고립된 섬들 사이로 흘러 나오는 단계; 및
e) 자성 입자(4)로부터 생체분자를 분리하는 단계를 포함하는, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 방법.
As a method for reversible immobilization of biomolecules,
a) placing a liquid (6) with magnetic particles (4) and biomolecules in a container (5, 51);
b) binding biomolecules to the magnetic particles (4), particularly reversibly binding them;
c) A step of fixing the magnetic particles (4) in the container (5) in the non-uniform magnetic field generated by the arrangement of the magnets (3), wherein the magnetic particles (4) are moved into the container (5, 51) arranged in a plurality of isolated islands on the vessel wall, so that liquid can flow between the isolated islands of said magnetic particles;
d) removing the liquid with a liquid removal device, wherein the liquid flows between the isolated islands of magnetic particles; and
e) A method for reversible immobilization of biomolecules, comprising the step of separating the biomolecules from the magnetic particles (4).
제13항에 있어서, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 장치(1)가 사용되는, 생체분자의 가역적 고정화를 위한 방법.14. Method according to claim 13, wherein a device (1) according to any one of claims 1 to 4 is used. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 장치(1)를 포함하는 생체분자의 자동 처리를 위한 장치.A device for the automatic processing of biomolecules, comprising the device (1) according to any one of claims 1 to 4.
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